一种高密度输出的TTL接口授时模块的制作方法

本实用新型涉及电力或通信行业的授时领域，特别是涉及一种高密度输出的TTL接口授时模块。

背景技术：

名词解释：

TTL电平：满足一定电平要求（输出逻辑1: 2.4V~5V，输出逻辑0: 0V~0.4V；输入逻辑1: 2V~5V，输入逻辑0: 0V~0.8V）的信号接口；

秒脉冲1PPS：一种时间基准信号，每秒一个脉冲；

分脉冲1PPM：一种时间基准信号，每分钟一个脉冲；

时脉冲1PPH：一种时间基准信号，每小时一个脉冲。

时间同步应用最广泛的是在INTERNET上的计算机。计算机时钟用于记录事件的时间信息，如E-MAIL信息、文件创建和访问时间、数据库处理时间等。时钟还被用于控制备份的操作、为设计自动构造编译器检查文件是否变动过以及其他应用。如果计算机时钟不精确，那么这些应用中很多将无法正常工作。对时间敏感的计算机系统，如金融业界服务器、EDI、大型分布式商业数据库、航天航空控制计算机等，更需要高精度的时间信息。交通运输业的时间显示系统，如地铁时刻表显示系统、机场时刻表显示系统，如果偏差较大，可能会影响旅客的旅行。如今，越来越多的通信和电力设备都需要高精度的时间信息进行授时以维持正常工作，而目前大部分授时模块仅输出一路授时信号，当需要多路授时信号时，需要采用多个授时模块，成本较高，而且各路授时信号之间可能存在延时，统一性差，导致授时结果不理想。

技术实现要素：

为了解决上述的技术问题，本实用新型的目的是提供一种高密度输出的TTL接口授时模块。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高密度输出的TTL接口授时模块，包括第一驱动模块、光耦模块、第二驱动模块、静电保护模块、隔离电源模块、用于接入原始时间信号的第一信号输入端、用于接入直流工作电源的第二信号输入端以及用于输出多路TTL时间信号的信号输出端，所述第一信号输入端连接第一驱动模块的输入端，所述第一驱动模块的输出端与光耦模块的第一输入端连接，所述光耦模块的输出端与第二驱动模块的第一输入端连接，所述第二驱动模块的输出端连接静电保护模块并与信号输出端连接，所述第二信号输入端连接隔离电源模块的输入端，所述隔离电源模块的第一输出端输出第一隔离电源到光耦模块的第二输入端，所述隔离电源模块的第二输出端输出第二隔离电源到第二驱动模块的第二输入端。

进一步，所述第一驱动模块采用四个六路反相器构成，该四个六路反相器的输入引脚与第一信号输入端连接，所述第一驱动模块的输出端包括20个输出端口，且每个输出端口为六路反相器的一输出引脚。

进一步，所述光耦模块包括20个光耦隔离回路，所述光耦隔离回路包括光耦合器、保护电阻、旁路电容和上拉电阻，所述保护电阻的一端接直流工作电源，另一端与光耦合器的第二引脚连接，所述光耦合器的第三引脚连接第一驱动模块的一输出端口，所述光耦合器的第八引脚与第一隔离电源连接，且第八引脚还通过旁路电容与第一隔离电源共地，所述光耦合器的第六引脚通过上拉电阻与第一隔离电源连接，且第六引脚作为所述光耦隔离回路的输出端口与第二驱动模块的第一输入端连接，所述光耦合器的第五引脚与第一隔离电源共地。

进一步，所述第二驱动模块采用四个六路反相器构成，且该四个六路反相器的其中20对输入引脚和输出引脚分别作为第二驱动模块的20个输入端口和20个输出端口，每个输出端口均与所述信号输出端连接。

进一步，所述静电保护模块采用静电抑制器构成。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种高密度输出的TTL接口授时模块，包括第一驱动模块、光耦模块、第二驱动模块、静电保护模块、隔离电源模块、用于接入原始时间信号的第一信号输入端、用于接入直流工作电源的第二信号输入端以及用于输出多路TTL时间信号的信号输出端，第一信号输入端连接第一驱动模块的输入端，第一驱动模块的输出端与光耦模块的第一输入端连接，光耦模块的输出端与第二驱动模块的第一输入端连接，第二驱动模块的输出端连接静电保护模块并与信号输出端连接，第二信号输入端连接隔离电源模块的输入端，隔离电源模块的第一输出端输出第一隔离电源到光耦模块的第二输入端，隔离电源模块的第二输出端输出第二隔离电源到第二驱动模块的第二输入端。本实用新型结构优良，降低了生产应用成本，可以实现多路信号的同时授时，各路TTL时间信号之间具有统一的时间同步性，准确度高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的一种高密度输出的TTL接口授时模块的电子框图；

图2是本实用新型的一种高密度输出的TTL接口授时模块的第一驱动模块的原理图；

图3是本实用新型的一种高密度输出的TTL接口授时模块的光耦模块的原理图；

图4是本实用新型的一种高密度输出的TTL接口授时模块的第二驱动模块的原理图；

图5是本实用新型的一种高密度输出的TTL接口授时模块的静电保护模块的原理图。

具体实施方式

参照图1，本实用新型提供了一种高密度输出的TTL接口授时模块，包括第一驱动模块、光耦模块、第二驱动模块、静电保护模块、隔离电源模块、用于接入原始时间信号的第一信号输入端IN1、用于接入直流工作电源的第二信号输入端IN2以及用于输出多路TTL时间信号的信号输出端，所述第一信号输入端IN1连接第一驱动模块的输入端，所述第一驱动模块的输出端与光耦模块的第一输入端连接，所述光耦模块的输出端与第二驱动模块的第一输入端连接，所述第二驱动模块的输出端连接静电保护模块并与信号输出端连接，所述第二信号输入端IN2连接隔离电源模块的输入端，所述隔离电源模块的第一输出端输出第一隔离电源到光耦模块的第二输入端，所述隔离电源模块的第二输出端输出第二隔离电源到第二驱动模块的第二输入端。

进一步作为优选的实施方式，所述第一驱动模块采用四个如图2电路所示连接方式的六路反相器构成，该四个六路反相器的输入引脚与第一信号输入端IN1连接，所述第一驱动模块的输出端包括20个输出端口，且每个输出端口为六路反相器的一输出引脚。

进一步作为优选的实施方式，所述光耦模块包括20个光耦隔离回路，参照图3所示，所述光耦隔离回路包括光耦合器、保护电阻、旁路电容和上拉电阻，所述保护电阻的一端接直流工作电源，另一端与光耦合器的第二引脚连接，所述光耦合器的第三引脚连接第一驱动模块的一输出端口，所述光耦合器的第八引脚与第一隔离电源连接，且第八引脚还通过旁路电容与第一隔离电源共地，所述光耦合器的第六引脚通过上拉电阻与第一隔离电源连接，且第六引脚作为所述光耦隔离回路的输出端口与第二驱动模块的第一输入端连接，所述光耦合器的第五引脚与第一隔离电源共地。

进一步作为优选的实施方式，所述第二驱动模块采用四个如图4所示连接方式的六路反相器构成，且该四个六路反相器的其中20对输入引脚和输出引脚分别作为第二驱动模块的20个输入端口和20个输出端口，每个输出端口均与所述信号输出端连接。

进一步作为优选的实施方式，所述静电保护模块采用如图5所示的静电抑制器构成。

以下结合详细实施例对本实用新型作进一步说明。

参照图1，一种高密度输出的TTL接口授时模块，包括第一驱动模块、光耦模块、第二驱动模块、静电保护模块、隔离电源模块、用于接入原始时间信号的第一信号输入端IN1、用于接入直流工作电源的第二信号输入端IN2以及用于输出多路TTL时间信号的信号输出端，第一信号输入端IN1连接第一驱动模块的输入端，第一驱动模块的输出端与光耦模块的第一输入端连接，光耦模块的输出端与第二驱动模块的第一输入端连接，第二驱动模块的输出端连接静电保护模块并与信号输出端连接，第二信号输入端IN2连接隔离电源模块的输入端，隔离电源模块的第一输出端输出第一隔离电源到光耦模块的第二输入端，隔离电源模块的第二输出端输出第二隔离电源到第二驱动模块的第二输入端。图1中，原始时间信号和直流工作电源由一个时间信号源提供。直流工作电源为5V的直流电压。

第一驱动模块采用四个如图2电路所示连接方式的六路反相器构成，该四个六路反相器的输入引脚与第一信号输入端IN1连接，第一驱动模块的输出端包括20个输出端口，且每个输出端口为六路反相器的一输出引脚。图2中，OUT_TIME表示原始时间信号，六路反相器U1的前5个输出引脚作为输出端口，输出信号OUT_TIME1、OUT_TIME2、OUT_TIME3、OUT_TIME4和OUT_TIME5，相似的，四个六路反相器都选择前5个输出引脚作为输出端口，最后构成第一驱动模块的具有20个输出端口的输出端。优选的，第一驱动模块采用型号为SN74HC04的六路反相器构成，其可以对输入的原始时间信号进行反相，而且输出的信号具有较强的带负载能力。

本实施例中，光耦模块包括20个光耦隔离回路，参照图3所示，每个光耦隔离回路包括光耦合器U2、保护电阻R1、旁路电容C2和上拉电阻R2，保护电阻R1的一端接5V直流工作电源，另一端与光耦合器的第二引脚连接，光耦合器的第三引脚连接第一驱动模块的一输出端口，光耦合器的第八引脚与第一隔离电源连接，且第八引脚还通过旁路电容C2与第一隔离电源共地，光耦合器的第六引脚通过上拉电阻R2与第一隔离电源连接，且第六引脚作为光耦隔离回路的输出端口与第二驱动模块的第一输入端连接，光耦合器的第五引脚与第一隔离电源共地。图3中，TTL_GND表示第一隔离电源的地，TTL_VCC表示第一隔离电源，用于提供电压。图3中，从第一驱动模块的一输出端口输出的时间信号OUT_TIME1输出到光耦合器U2后，被光耦合器U2进行电气隔离，然后输出电气隔离后的时间信号TIME1到第二驱动模块。光耦合器U2优选采用型号为6N137的高速光耦芯片，转换速率高达10Mbps，延时小，确保本TTL接口授时模块具有较高的时间准确度。

第二驱动模块采用四个如图4所示连接方式的六路反相器构成，且该四个六路反相器的其中20对输入引脚和输出引脚分别作为第二驱动模块的20个输入端口和20个输出端口，每个输出端口均与信号输出端连接。对应的，信号输出端也具有20个端口，每个端口与第二驱动模块的一输出端口连接。例如图4中，选择六路反相器U3的前5对输入输出引脚作为输入端口和输出端口，将输入的时间信号TIME1、TIME2、TIME3、TIME4和TIME5提高驱动能力后，输出5路TTL时间信号TTL1、TTL2、TTL3、TTL4和TTL5。因此，采用四个如图4所示连接方式的六路反相器构成第二驱动模块可以输出TTL1~TTL20共20路TTL时间信号。优选的，第二驱动模块也采用型号为SN74HC04的六路反相器构成。图4中，六路反相器U3接入的5V电压为隔离电源模块的第二输出端输出的第二隔离电源。

本实施例中，静电保护模块采用如图5所示的静电抑制器U4构成，用于保护第二驱动模块输出的TTL时间信号不受静电干扰和破坏。静电抑制器U4的第三引脚和第八引脚和第一隔离电源共地。图5的静电抑制器U4可以保护4路TTL时间信号，因此共需要5片静电抑制器U4来保护本授时模块的20路时间信号。优选的，图5的静电抑制器U4采用型号为RCLAMP0524的芯片。

第一驱动模块用于将1路的原始时间信号变换成反相的具有同种功能的时间信号，并提高信号驱动能力后输出到光耦模块。光耦模块用于对每一路的时间信号进行电气隔离输出，产生具有同种功能的时间信号到第二驱动模块，第二驱动模块对光耦模块输出的每一路时间信号进行反相并提高信号的驱动能力，通过两次反相可以与原始时间信号电平保持同向。静电保护模块用于保护第二驱动模块输出的20路TTL时间信号不受静电干扰和破坏。

本授时模块通过将原始时间信号经第一驱动模块转换成20路具有同种功能的时间信号，然后将该20路时间信号通过光耦模块产生具有相同功能、电气隔离的时间信号，再将光耦模块输出的时间信号经过第二驱动模块提升信号驱动能力后得到20路TTL时间信号，再经由静电保护模块进行保护，经静电保护后的TTL时间信号通过信号输出端对外输出20路TTL时间信号进行授时。本授时模块结构优良，可以集成在W482.6mm X D291.0mm X H132.75mm的时间同步设备上，而且具有20路高密度输出端口，各输出端口输出的20路TTL时间信号之间具有统一的时间同步性，可以实现理想的多路信号的同时授时，降低了生产应用成本。在同等体积的时间同步设备上集成本授时模块能实现一台时间同步设备满足更多被授时设备的需求，极大地提升时间同步设备的市场竞争力。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。